CN111534142B - 一种户外涂料用钛白粉及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种户外涂料用钛白粉，包括二氧化钛基材和位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。本发明在钛白粉颗粒表面采用多层复合包膜，既能掩蔽TiO2的光活性基团，提高钛白粉的耐候性，又提高了分散性，从而使制备得到的钛白粉性能优异。

Description

一种户外涂料用钛白粉及制备方法
技术领域
本发明属于钛白粉制备技术领域，具体涉及了一种户外涂料用钛白粉及制备方法。
背景技术
钛白粉是最佳的白色功能性颜料，号称“白色颜料之王”，由于其优异的遮盖力、光散射力、高消色力且无毒无害，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、油墨、橡胶、化纤、化妆品等行业。但钛白粉也存在着与生俱来的缺陷，其中最突出的是光化学活性，未经表面处理的二氧化钛存在着一些晶格缺陷(即肖特基缺陷)，在紫外光(小于387.5nm)的照射下，价带中的电子吸收光子能量，跃迁至导带，在晶格中自由移动。大部分电子和空穴发生复合反应，小部分的电子和空穴迁移到颗粒表面，分别被表面Ti4+位点和OH-位点捕获，晶格上的氧离子会失去两个电子变为氧原子(或称新生态氧)，释放的新生态氧原子具有极强的活性，可氧化几乎所有有机物，造成涂膜中的有机物质被氧化，使高分子有机物发生断链、降解，最终使涂膜粉化、失光、泛黄、变色，导致耐候性降低。通过设计包膜工艺，屏蔽或复合电子和空穴，堵塞晶格缺陷，隔绝二氧化钛与光(UV)的直接接触，可以提高钛白粉的耐候性和耐粉化性。
户外涂料，是用于涂刷建筑外立墙面的，所以最重要的一项指标就是抗紫外线照射，要求达到长时间照射不粉化、不变色。户外涂料因暴露于大气中，要经受风吹、日晒、盐雾腐蚀、雨淋、冷热变化等作用，所以户外涂料要求有高的耐候性。
传统的提高耐候性的方法靠包覆致密、均匀、连续的硅膜层来实现，硅包膜通过生成“活性硅”形成一层致密的无定型水合氧化硅的表皮状膜，大大提高产品的耐候性，美国专利4125412、5041162均采用致密二氧化硅膜层的包覆来提高产品的耐候性。但氧化硅膜一般不单独进行，单独包会造成浆料过滤洗涤性能变差，易产生触变性，容易发生“假稠”现象，一般与Al、P、Ce、Mn等复合包膜。
因此，有必要研发一种新的户外涂料用钛白粉及制备方法，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足而提供一种户外涂料用钛白粉及制备方法。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种户外涂料用钛白粉，包括二氧化钛基材和位于所述二氧化钛基材表面的包膜层，所述包膜层由内至外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。
优选的，所述过渡金属为选自镍、钴、Mn、Fe或Cu中的至少一种。
优选的，所述钛/锆复合包膜层是由同时加入钛盐和锆盐在pH7.0～9.0条件下形成的，所述钛盐加入量以TiO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述锆盐加入量以ZrO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％。
优选的，所述钛盐为选自TiOSO4、TiOCl2或TiCl4中的至少一种；所述锆盐为选自Zr(SO4)2、ZrCl4、ZrOCl2或Zr(NO3)4中的至少一种。
优选的，所述硅包膜层是由加入硅盐形成的，所述硅盐加入量以SiO2计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～3.0％。
优选的，所述硅盐为硅酸钠和/或硅酸钾。
优选的，所述过渡金属与氧化铝复合包膜层、以及氧化铝包膜层，是由首先同时加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待所述酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入碱性铝盐在pH7.0～9.0条件下形成的，所述酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述碱性铝盐加入量以Al2O3计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～5.0％。
优选的，所述酸性过渡金属盐类为选自硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的至少一种；所述碱性铝盐为铝酸钠和/或铝酸钾。
如上所述的户外涂料用钛白粉的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备二氧化钛基材料浆，同时向料浆中加入钛盐、锆盐，然后均化，进行钛/锆复合包膜；
S2：向料浆中加入硅盐，然后均化，进行硅包膜；
S3：同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入一定量的碱性铝盐，均化，进行过渡金属与氧化铝复合包膜和氧化铝包膜。
优选的，步骤S1在50～70℃条件下进行，所述钛盐、锆盐加入时间为30～120min，在所述钛盐、锆盐加入过程中同时加入pH调节剂保持料浆pH为7.0～9.0，均化时间为15～30min；所述钛盐加入量以TiO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述锆盐加入量以ZrO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；
步骤S2在80～95℃条件下进行，首先用pH调节剂调节料浆pH至9.5～10.5；然后再加入硅盐，硅盐加入时间为15～30min，然后均化15～30min；再加入pH调节剂调节料浆pH至6.5～7.5，调节时间为60～180min，再次均化20～40min；所述硅盐加入量以SiO2计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～3.0％；
步骤S3在50～70℃条件下进行，首先加入pH调节剂调节料浆pH至7.0～9.0，然后同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再采用一定量的碱性铝盐和pH调节剂并流，并维持料浆的pH为7.0～9.0，均化10～30min；所述碱性铝盐总计加入时间为30-150min；所述酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述碱性铝盐总计加入量以Al2O3计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～5.0％；
步骤S3结束以后再加入pH调节剂调节料浆pH至5.0～6.0，pH调节时间为60-180min，均化60～120min，然后经制粉得到钛白粉。
本发明提供的户外涂料用钛白粉，采用特殊的包膜方式，在钛白粉颗粒表面先包覆一层Ti/Zr复合膜，既能掩蔽TiO2的光活性基团提高钛白粉的耐候性，又能增加TiO2粒子表面与其它包覆层之间的附着力；在第一层膜层形成后，进行第二层硅包膜，进一步提高钛白粉的耐候性；第三层通过引入少量的过渡金属盐与碱性铝盐复合包膜，更进一步屏蔽光催化活性，提高耐候性能，同时第三层和最外层包覆的氧化铝又提高了分散性，从而使制备得到的钛白粉性能优异。
附图说明
图1是本发明实施例1～3与对比例制备得到的钛白粉在醇酸氨基树脂体系以氙灯快速老化实验，60°保光率随时间变化图。
具体实施方案
本发明提供的户外涂料用钛白粉，包括二氧化钛基材和位于二氧化钛材表面的包膜层，包膜层由内之外依次包括钛/锆复合包膜层、硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层和氧化铝包膜层。
本发明首先在二氧化钛基材外包覆钛锆复合包膜层，然后再依次包覆硅包膜层、过渡金属与氧化铝复合包膜层及氧化铝膜层。一方面，钛包覆所形成的水合物以羟基的形式牢固地键合在TiO2表面，其表面积和表面活性很大，具有很强的吸附力，能提高二氧化钛基体与其它包覆层(锆膜、硅膜、过渡金属膜、铝膜)之间的附着力；另一方面，由于Ti的电负性比Zr的大，Ti周围的电子密度减小，屏蔽效应减小，电子结合能有所增加，形成了Zr-O-Ti键；同理，Si的电负性比Zr的大，形成了Zr-O-Si键；Si的电负性比Al的大，形成了Al-O-Si键；Si-O易在水中离解成Si-O键，有利于粉体颗粒表面在水中带有负电性，从而造成颗粒表面负电荷升高，使其在水相体系中的分散性能提高；再者，四层汉堡式包膜层层相扣，更能有效的屏蔽或复合电子和空穴，堵塞晶格缺陷，提高钛白粉抵御紫外线的能力，达到提高耐候性的目的；同时，致密膜的形成，更有助于提高钛白粉的耐候性。
过渡金属元素如镍、钴、Mn、Fe或Cu由于其外层电子层结构复杂，不同电子轨道的杂化形成新的非饱和电子轨道，易形成可以捕获电子空穴、或使其复合的位点，而非饱和轨道上的活性电子可以重新组合产生的空穴，包膜层对电子和空穴有高效的捕获和复合作用，将防止电子/空穴转移到TiO2表面，少量该涂层可带来高的耐候性。
本发明在钛白粉表面进行钛、锆、硅、过渡金属、铝五元复合包膜，可在TiO2与介质之间形成壳层屏蔽，阻止新生态氧对基体有机物的氧化降解作用。
优选的，本发明所采用的过渡金属为存在不饱和电子轨道的过渡金属元素，优选为选自镍、钴、Mn、Fe或Cu中的至少一种，进一步优选为镍和/钴，镍和钴两者性能相近，易发生电子转移，且价格低廉，原料易得。
优选的，钛/锆复合包膜层是由同时加入钛盐和锆盐在pH7.0～9.0条件下形成的，钛盐加入量以TiO2计，为二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；锆盐加入量以ZrO2计，为二氧化钛基材质量的0.1～0.5％。
钛盐可选自TiOSO4、TiOCl2或TiCl4中的至少一种；锆盐可选自Zr(SO4)2、ZrCl4、ZrOCl2或Zr(NO3)4中的至少一种。
优选的，硅包膜层是由加入硅盐形成的致密膜，硅盐加入量以SiO2计，为二氧化钛基材质量的1.0～3.0％。致密硅包膜层可选用本领域的常规方法制备获得。
硅盐可为硅酸钠和/或硅酸钾，进一步优选为硅酸钠。
优选的，过渡金属与氧化铝复合包膜层、以及氧化铝包膜层是由首先同时加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，然后再加入碱性铝盐在pH7.0～9.0条件下形成的，酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；碱性铝盐加入量以Al2O3计，为二氧化钛基材质量的1.0～5.0％。
首先同时加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，在硅膜层与铝膜层之间可均匀镶嵌过渡金属氧化物膜层，酸性过渡金属盐类加完后，然后再加入碱性铝盐，在pH7.0～9.0条件下可形成勃姆石氧化铝层，该复合包膜方式，即可以较大程度屏蔽光催化活性，提高耐候性能，同时最外层包覆的勃姆石型氧化铝又提高了分散性，从而制备高性能的钛白粉，大大提高了配方适用性。
酸性过渡金属盐类为选自硫酸盐、硝酸盐或氯化盐的至少一种，进一步优选为选自硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的至少一种；碱性铝盐为铝酸钠和/或铝酸钾。
本发明还提供了一种户外涂料用钛白粉的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备二氧化钛基材料浆，同时向料浆中加入钛盐、锆盐，然后均化，进行钛/锆复合包膜；
S2：向料浆中加入硅盐，然后均化，进行硅包膜；
S3：同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入一定量的碱性铝盐，然后均化，进行过渡金属与氧化铝复合包膜和氧化铝包膜。
本发明将酸性过渡金属盐类与碱性铝盐的复合包覆，在硅膜层与铝膜层之间均匀镶嵌过渡金属氧化物膜层，酸性过渡金属盐类加完后，再加入一定量的碱性铝盐制备氧化铝包膜层，该复合包膜方式，即可以较大程度屏蔽光催化活性，提高耐候性能，同时最外层包覆的勃姆石型氧化铝又提高了分散性，从而制备高性能的钛白粉，大大提高了配方适用性。
上述步骤可优选采用以下具体方法：
S1：按常规方法制备二氧化钛基材料浆，升温至50～70℃，同时向料浆中加入钛盐、锆盐及pH调节剂，保持pH为7.0～9.0，均化；钛盐加入量以TiO2计，为二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；锆盐加入量以ZrO2计，为二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；
S2：升温至80～95℃，加入pH调节剂调节料浆pH至9.5～10.5；然后向料浆中加入硅盐，均化；加入pH调节剂调节料浆pH至6.5～7.5，再次均化，缓慢沉积硅；
S3：降温至50～70℃，加入pH调节剂调节料浆pH至7.0～9.0；同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，剩余的碱性铝盐和pH调节剂并流，并维持料浆的pH为7.0～9.0，均化；酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；碱性铝盐总加入量以Al2O3计，为二氧化钛基材质量的1.0～5.0％；
S4：加入pH调节剂缓慢调节料浆pH至5.0～6.0，均化，然后经制粉得到钛白粉。
本发明包膜终点pH的调节采用pH调节剂缓慢调节，保证料浆pH不反弹，并使料浆终点pH与成品pH相接近，增大钛白粉在下游客户市场的适配性。
优选的，制备二氧化钛基材料浆的常规方法可采用以下步骤：对钛白粉初品进行粉碎，打浆、球磨，得到料浆浓度为500-1000g/L；加入占钛白粉总量0.1-1.0％分散剂进行砂磨，使钛白粉达到原级粒径；加去离子水调节料浆浓度为200-400g/L(以TiO2计)。本发明中，所用的球磨设备为球磨机；分散剂采用六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐、聚羧酸钾盐中的至少一种；砂磨设备可选用卧室或立式砂磨机。
钛白粉的包覆过程中，pH条件对膜层的形成至关重要，如铝在酸性条件和碱性条件下形成的不同的膜层结构，其次，温度、加料速度、沉积速度等对膜层的形成均有着重要的影响。需要根据包膜后的情况，调整包膜反应的各种工艺参数，才能获得最佳包膜效果。
优选的，步骤S1钛盐、锆盐及pH调节剂加入时间为30～120min，均化时间为15～30min；钛盐、锆盐以含钛、含锆的盐溶液形式加入，含钛的盐溶液以TiO2计浓度为80-200g/L，含锆的盐溶液以ZrO2计浓度为80-200g/L；
步骤S2硅盐加入时间为15～30min，均化时间为15～30min；调节料浆pH至6.5～7.5的pH调节剂加入时间为60～180min，再次均化时间为20～40min；硅盐以含硅的盐溶液形式加入，浓度以SiO2计为80-200g/L；
步骤S3碱性铝盐总计加入时间为30-150min，均化时间为10～30min；酸性过渡金属盐类以含有过渡金属的盐溶液形式加入，浓度以过渡金属氧化物计，为80～200g/L，碱性铝盐以溶液形式加入，浓度以氧化铝计，为80～150g/L；
步骤S4料浆pH调节时间为60-180min，均化时间为60～120min；均化以后，采用常规方法经水洗、闪蒸、汽粉等操作制备得到户外涂料用钛白粉。
pH调节剂优选采用无机酸溶液或无机碱溶液调节，其中无机酸溶液优选为H2SO4、HCl中的至少一种，浓度为100-200g/L，无机碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种，浓度为100-200g/L。
实施例1
将经过粉碎、砂磨合格的料浆泵入包膜罐中，加水将料浆浓度稀释为300g/L(以TiO2计)，同时用蒸汽将料浆升温至60℃；在30min内并流加入占料浆中二氧化钛质量分数为0.1％的TiOCl2溶液(以TiO2计)和0.1％的ZrOCl2溶液(以ZrO2计)，并用NaOH控制料浆pH为8.0，均化20min；将料浆温度升温至90℃，用NaOH溶液调节料浆pH为10.0，在20min内加入1.0％Na2SiO3溶液(以SiO2计)，均化20min；用稀H2SO4在120min内调节料浆的pH至6.5，均化30min；对料浆降温至60℃，并调节pH为8.0，并流加入0.1％NiSO4(以NiO计)溶液与X％NaAlO2溶液(以Al2O3计)，并维持料浆的pH为8.0，待NiSO4溶液反应完全后，(3-X)％NaAlO2溶液与稀H2SO4并流，偏铝酸钠总计加入时间为90min，然后均化30min；在90min内，偏铝酸钠的加入总量是确定的，且偏铝酸钠为匀速加入，X的量可根据镍盐的量和维持的pH确定；最后在60min内用稀H2SO4调节终点pH为6.0，均化60min，再进行水洗、闪蒸、汽粉，制备得到钛白粉；上述涉及溶液浓度分别如下：TiOCl2溶液：以TiO2计浓度为140g/L；
ZrOCl2溶液：以ZrO2计浓度为100g/L；
Na2SiO3溶液：以SiO2计浓度为105g/L；
NiSO4溶液：以NiO计浓度为100g/L；
NaAlO2溶液：以Al2O3计浓度为160g/L。
实施例2
将经过粉碎、砂磨合格的料浆泵入包膜罐中，加水将料浆浓度稀释为300g/L(以TiO2计)，同时用蒸汽将料浆升温至60℃；在60min内并流加入0.3％的TiOCl2和0.3％的ZrOCl2，并用NaOH控制料浆pH为8.5，均化30min；将料浆温度升温至90℃，用NaOH溶液调节料浆pH为10.2，在30min内加入2.0％Na2SiO3溶液，均化30min；用稀H2SO4在120min内调节料浆的pH至6.8，均化30min；对料浆降温至60℃，并调节pH为8.3，并流加入0.3％NiSO4(以NiO计)溶液与X％NaAlO2溶液(以Al2O3计)，并维持料浆的pH为8.3，待NiSO4溶液反应完全后，(4-X)％NaAlO2溶液与稀H2SO4并流，偏铝酸钠总计加入时间为120min，然后均化30min；最后在90min内用稀H2SO4调节pH值为5.8，均化120min，再进行水洗、闪蒸、汽粉，其他同实施例1。
实施例3
将经过粉碎、砂磨合格的料浆泵入包膜罐中，加水将料浆浓度稀释为300g/L(以TiO2计)，同时用蒸汽将料浆升温至60℃；在60min内并流加入0.5％的TiOCl2和0.5％的ZrOCl2，并用NaOH控制料浆pH为9.0，均化30min；将料浆温度升温至90℃，用NaOH溶液调节料浆pH为10.3，在30min内加入3.0％Na2SiO3溶液，均化30min；用稀H2SO4在150min内调节料浆的pH至6.8，均化30min；对料浆降温至60℃，并调节pH为8.5，并流加入0.5％NiSO4溶液与X％NaAlO2溶液，并维持料浆的pH为8.5，待NiSO4溶液反应完全后，(5-X)％NaAlO2溶液与稀H2SO4并流，偏铝酸钠加入时间为120min，均化30min；120min内用稀H2SO4调节pH值为5.5，均化120min，再进行水洗、闪蒸、汽粉，其他同实施例1。
对比例
采用常规的硅铝包膜，其中硅包覆3.0％致密硅膜层，铝包覆5.0％勃姆石型氧化铝膜层，具体方案如下：
将经过粉碎、砂磨合格的料浆泵入包膜罐中，加水将料浆浓度稀释为300g/L(以TiO2计)，同时用蒸汽将料浆升温至80℃；30min内加入占料浆中二氧化钛质量分数为3.0％的Na2SiO3溶液(以SiO2计浓度为140g/L；)，均化30min；120min内用稀H2SO4调节料浆的pH值为6.5～7.5，均化30min；30min内用稀NaOH调节料浆的pH值为8.0，均化30min；同时加入5.0％NaAlO2溶液(以Al2O3计浓度为140g/L)和稀H2SO4溶液，保持并流pH＝8.0，加入时间120min，均化30min；用稀H2SO4调节pH＝5.0～6.0，调节30min，均化120min；水洗、闪蒸、汽粉得到产品。
应用测试对比
将实施例1-3和对比例制得的样品进行酸溶率、分散性及耐候性检测，具体的检测方法均采用本领域常规的方法，结果如下：
1、钛白粉酸溶率、分散性检测结果对比
以对比例为标样，采用ICP测定在恒温175℃油浴1h内溶解的TiO2量，其原理是利用浓硫酸可溶解TiO2但难以穿透SiO2的特性，若SiO2膜有缺陷，则酸溶率越高，说明浓硫酸穿透SiO2膜溶解TiO2的速度越快，产品耐候性差。
分散性是采用水性乳胶漆的配方并用50μm刮板细度计进行测试，水性乳胶漆配方：PVC＝12％，钛白粉质量分数15％。
测试结果如表1所示：
表1
样品 酸溶率/％ 分散性/μm
实施例1 9.8 20
实施例2 7.7 17.5
实施例3 6.4 15
对比例 10.4 25
2、钛白粉在醇酸树脂中耐候性评价
以对比例为标样，在醇酸氨基树脂体系以氙灯快速老化实验，60°保光率随时间变化情况，结果如表2所示：
表2
Figure BDA0002503393990000111
由以上数据来看，本发明制得的钛白粉与对比例相比具有高耐候性，特别适合户外涂料使用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种户外涂料用钛白粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：制备二氧化钛基材料浆，同时向料浆中加入钛盐、锆盐，然后均化，进行钛/锆复合包膜；步骤S1在50～70℃条件下进行，所述钛盐、锆盐加入时间为30～120min，在所述钛盐、锆盐加入过程中同时加入pH调节剂保持料浆pH为7.0～9.0，均化时间为15～30min；所述钛盐加入量以TiO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述锆盐加入量以ZrO2计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；
S2：向料浆中加入硅盐，然后均化，进行硅包膜；步骤S2在80～95℃条件下进行，首先用pH调节剂调节料浆pH至9.5～10.5；然后再加入硅盐，硅盐加入时间为15～30min，然后均化15～30min；再加入pH调节剂调节料浆pH至6.5～7.5，调节时间为60～180min，再次均化20～40min；所述硅盐加入量以SiO2计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～3.0％；
S3：同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再加入碱性铝盐，均化，进行过渡金属与氧化铝复合包膜和氧化铝包膜；步骤S3在50～70℃条件下进行，首先加入pH调节剂调节料浆pH至7.0～9.0，然后同时向料浆中加入酸性过渡金属盐类和碱性铝盐，待酸性过渡金属盐类加入完成后，再采用一定量的碱性铝盐和pH调节剂并流，并维持料浆的pH为7.0～9.0，均化10～30min；所述碱性铝盐总计加入时间为30～150min；所述酸性过渡金属盐类加入量以过渡金属氧化物计，为所述二氧化钛基材质量的0.1～0.5％；所述碱性铝盐总计加入量以Al2O3计，为所述二氧化钛基材质量的1.0～5.0％；
步骤S3结束以后再加入pH调节剂调节料浆pH至5.0～6.0，pH调节时间为60～180min，均化60～120min，然后经制粉得到钛白粉。
2.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉的制备方法，其特征在于，
所述钛盐为选自TiOSO4、TiOCl2、或TiCl4中的至少一种；所述锆盐为选自Zr(SO4)2、ZrCl4、ZrOCl2、或Zr(NO3)4中的至少一种。
3.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉的制备方法，其特征在于，
所述硅盐为硅酸钠和/或硅酸钾。
4.如权利要求1所述的户外涂料用钛白粉的制备方法，其特征在于，
所述酸性过渡金属盐类为选自硫酸镍、硝酸镍、氯化镍、硫酸钴、硝酸钴、氯化钴、硫酸锰、硝酸锰、氯化锰、硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、硫酸铜、硝酸铜或氯化铜中的至少一种；所述碱性铝盐为铝酸钠和/或铝酸钾。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113088105B (zh) * 2021-03-22 2022-05-24 龙佰集团股份有限公司 一种高耐候钛白粉及制备方法
CN113174148B (zh) * 2021-04-20 2022-05-06 河南佰利联新材料有限公司 一种自清洁外墙用白色颜料及制备方法
CN113185853B (zh) * 2021-04-23 2021-11-12 河南佰利联新材料有限公司 一种抗菌涂料用钛白粉的制备方法
CN113583480A (zh) * 2021-07-30 2021-11-02 龙佰集团股份有限公司 一种高端通用型钛白粉的制备方法
CN113698794B (zh) * 2021-08-25 2022-06-28 上海颜钛实业有限公司 一种高光泽高耐候性钛白粉及其制备方法
CN113755034B (zh) * 2021-10-19 2022-05-24 龙佰集团股份有限公司 一种用于环保的二氧化钛颜料及制备方法
CN114192191B (zh) * 2021-12-31 2024-02-06 河南佰利联新材料有限公司 一种高光催化活性钛白粉及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531395A (zh) * 2009-04-09 2009-09-16 江苏亚中化肥有限公司 金红石型钛白粉及其生产设备
JP2012111842A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Sakai Chem Ind Co Ltd 二酸化チタン含有複合粒子
CN103214880A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 湖南工业大学 一种钛白粉无机包膜方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531395A (zh) * 2009-04-09 2009-09-16 江苏亚中化肥有限公司 金红石型钛白粉及其生产设备
JP2012111842A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Sakai Chem Ind Co Ltd 二酸化チタン含有複合粒子
CN103214880A (zh) * 2013-04-11 2013-07-24 湖南工业大学 一种钛白粉无机包膜方法

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